实现NFV技术的两个关键问题

前文我们讨论了在云数据中心发展中起着重要作用的SDN技术，还有一种技术常常一块出现，那就是NFV技术，即网络功能虚拟化（英语：Network Functions Virtualization，缩为 NFV），这是一种对于网络架构（network architecture）的概念，利用虚拟化技术，将网络节点阶层的功能，分割成几个功能区块，分别以软件方式实作，不再局限于硬件架构。今天我们就介绍下要实现NFV技术的两个关键问题，它们分别是与硬件相关的通用服务器性能问题、与软件相关的服务链问题。

1、通用服务器性能

通过在云数据中心中引入NFV技术，可以将路由器、防火墙、负载均衡器等任何类型的网络功能运行在共享的通用服务器上，并将它们按需划分为虚拟机软件实例。这样做的好处是可以有效地降低投资成本（capital expenditure，CAPEX）和维护成本（operating expense，OPEX），并缩短业务部署与上线时间。但同时必须面对一个较为棘手的问题，即通用服务器能否完全代替旧有专用硬件网络设备。

ASIC、NP、CPU 3类芯片构建了IT架构的基础。ASIC和NP基于pipeline模式的传统做法，对网络报文的转发和处理可以达到很高的性能，但业务固化，应用灵活加载的能力欠缺。新IT融合架构的本质在于“面向应用”，因此以x86架构为代表的CPU通用架构异军突起，得到了广泛的关注。CPU在计算能力上优势明显，适合处理L4~L7层业务，但短板是没有专用的数据面操作系统，导致I/O转发能力弱。

而英特尔公司推出的DPDK（data plane development kit，数据平面开发套件）技术可以有效弥补这一短板，它主要用于快速的分组处理，可以显著提升数据分组处理性能，按照英特尔最新发布的实验室测试数据，基于DPDK的数据平面转发能力已经可以达到220 Gbit/s。虽然离规模商用仍然尚待时日，但已经让业界看到了摩尔定律在NFV领域再续辉煌的潜力。另外，由于英特尔开放了DPDK源代码，使得广大网络厂商均可以利用DPDK技术来提高网络设备的转发性能。通过上述技术使得通用服务器可以完全替代专用硬件网络设备，甚至提供更高性能的网络应用，这为NFV走出实验室，大规模商用奠定了坚实的基础。

2、服务链（service chain）

随着云业务的交付，尤其是面向多租户的环境，网络业务越来越复杂化。数据报文在网络中传递时，需要经过各种各样的业务节点，才能保证网络能够按照设计要求，提供给用户安全、快速、稳定的网络服务。这些业务节点（service node），典型的有防火墙、负载均衡、入侵检测等。通常，网络流量需要按照业务逻辑所要求的既定顺序，穿过这些业务点，这就是所谓的服务链。为了实现各种业务逻辑，服务链需要可编程实现灵活组合。而随着SDN以及NFV的不断推进，服务链变得更加重要。传统的网络用专业硬件承载单独功能，再将其部署在物理网络中，作为一种固化的网络拓扑。随着业务编排和服务链的引入，网络可以被抽象。运营商可以面向业务流定义所需要的网络功能以及业务流处理方式。

通过SDN控制器，把多个NFV软件化的业务功能模块链接在一起运作，实现业务的灵活调度，服务链是多业务整合的关键，也为个性化应用的平台开发打下基础。服务链中的各角色：业务节点（service function）、流分类节点（classification）、控制平面（control plane）、代理节点（proxy node）协同完成业务定义。

NFV和SDN都是为了满足新的应用需求提出的下一代网络技术。总体而言，它们各有侧重，分别从不同的角度去解决不同的网络问题，同时它们又有着非常密切的关系。虽然两者都能够改进网络的整体可管理性，但是它们的目标和方式有所差异。SDN通过将控制平面和数据平面分离来实现集中的网络控制，而源自运营商需求的NFV技术则是通过软硬件分离，实现网络功能虚拟化，其关注的重点是优化网络服务本身。这两种技术看起来属于不同维度，却具有很强的互补性，利用SDN技术在流量路由方面所提供的灵活性，结合NFV的架构，可以更好地提升网络的效率，提高网络整体的敏捷性。